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Title 風洞による着氷の研究 : Ⅲ．各種材質への着氷の研究

Author(s) 高野, 玉吉

Citation 低温科學, 5, 21-36

Issue Date 1950-12-25

Doc URL http://hdl.handle.net/2115/17469

Type bulletin (article)

File Information 5_p21-36.pdf

Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers : HUSCAP

Tamakichi T AKANO 19;50 Studies on Ice Formation with a Wind Channe1. III. Difference of Material. Low T f711peJ切 ureScience， ，$. ( with Enslish resume p. 36 )

風摘による着氷の研究 111.*

各種材質への着氷の研究

高野 玉古

I;I~海主主大皐玉虫事告11 物理』手数笠¥イn;ì~.l:税率郁究所純正物玉虫撃部{"]J

〔昭和 23年 5JJ受玉虫)

1. 緒

翼型着氷の研究を行った際，翼型の表面が木の部分とアルミニュームの部分では着永の機

構や着氷室等が多少異るととに気づ、いた。渚氷の際問一→のJ!k態にゐかれた物質でもその材質

によっL.，着氷はいろいろに鑓化し℃くるととを強想し，防氷の基礎的段階として匂との研究

を始めたものであるわ

裁で材質としては比較的入手容易なもの(捧又はベイプ〉の中から，出来るだけ熱傍導率

の具るもの'{j::選んで、，とれを鷲永風洞内に挿入して若氷させ，その機構，若水量，氷の比重:

勇断力，等の測定を行ったb

一般に材質の栢遣による若氷の鑓化は材質そのものの表面が問題で，風洞のプロペラを廻

した最初の 1~2 分間が最も影響が犬きく物質による浩氷のいろいろの相遣はとの時に生や

るもりと考えられる。 従って楚氷させる材質の表面は出来得る限り同ーのj伏態にしておくと

とが肝要・である。

第 1 圏

*北海港大惨f民j昆キミi愚前t究所業絞 1f~95~虎

今回の研究では表面を同ーの組土の紙鋸

で捧った寝度で別に特別の魔理は施さやに

賢肱を行ったが，表面の問題に闘してはも

うと深く探る必要がある。との慢の研究に

蹴しては Rothrock等の研究もあるが，単

に着71<の引張力を検した宮脇:で、あり，着氷

全般に閥する殻草野rd-.誤IJ定ではないb との問

題については顕微鏡的観察を行ラととが望

ましい。

II.着予K

1) 材質・及び太さの奥る場合

22 守匂-l..j 野， ~ 竺I~

lCl

普通に求められる材料の中から銅，鱗，デユラルミン，ヱボナイト，の問種類をとり，イ可

れも長さ 30cmの棒立はベイブにして，とれを表面市鉾型に仕上げられた木枠の上にさし込

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第 1 表

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11219山4.5仇 0.5叫

0.0038

0.395

み，風洞測定洞の中に入れ国定する。第1闘はその様子を示したもので、闘の中の寸法は糠鼠

位である。着氷棒(一般にベイプのものも含めて云う，以下同じ〉は測定洞の中央で，着氷

部分約25cmを露はし風向に針し垂直に立っている巴との時棒の直径が各々契るから問闇

(B)に示す様に太い捧ほど隣同志の間隔を賢くとり，持相互によって流線が範れるととのな

い様に配置するめ各々の藷氷棒は風洞内では一定の場所に固定されているb とれ等着氷棒の

太さ，熱f苓導率等を第 1表に示す。主主で錦は太さの異う丸1容とパイプの二種を用い，丸棒

の場合と中が2きになっでいるベイプの場合とで着氷に余臭があるかどうかをみるととにし

たb

椋:を風洞内に挿入する前に紙やすりでー撲に表面を操り， i象め冷してから間定するb ヨたに

プロペラを廻寸と清氷を始めるが，風速が大なるとき(約40m/sec以上〉には一番細い錦の丸

棒 (No.1)とエボナイトベイア刊No.IV)は風醸のため先の方 1/3位は振動するb しかし

と白矯に他の俸に比べて靖氷しがたいと云うととは認められ主主かった巴着氷は出来るだけ棒

の表面に滞く生ぜしめるととが望ましいのであるが，いろいるの測定が面倒にゑるために，

或る程度成長させなければならなかったb それで、肉眼で鳶氷を観察し乍らi直営訟時間だけプ

ロペラを廻し， J直営に氷が成長したならゆ~5m.m) プロペラを止め風洞内より取出し鷲氷

の佐賀，附着!lk態!等を検ぺ7とb そのために先や氷の断面、を作り滞い銅製の物指をまるめて棒

の間関に沿うて着氷範闘を測ったむとの場合には出来るだけ氷のつけ根を棒の表面上で測ら

なければならたいむさたに氷の仲びはその断面で、平均値を求めたむ最後に着氷室童は棒の雨米

端の氷を取給いたE怒りを，倖より剥がしちで押により之を測定したb 之等の測定は何れも気温

が外気に等しい位の冷たい所で，成るべく短時間に行わなければ、ならないb 之等の測定結果

を第2表に示す b 喪中の着氷室容は氷の重さ (Wgrjcm)と棒の富樫 (Dcm)との比を表はし，

成長率:は氷の伸び (Lcm) と~保， [lH背率は着氷範囲 (Rcm)と南俸とのl比を表はしたもの

』。ある。

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各種材質への 渚 氷 の 研 究

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rJLj回の官験に於ては粗氷~霧氷，Z霧氷，相氷型と三T1ち:類の靖氷があったが，その中で無舟

形粉雪が混って摺氷したととが2回あり， 叉盟主験 No.. II， No. IVの安IJく靖氷倖?e:関の裏面

tと澱粉}伏の着氷を生じたことがあるb との荒氷は昇華によって生やるととが知られ℃ぷも手

気象{夜{牛によってはとの種の譜氷が附着する材質と全然附脅したいものとが出来るb C後述)

測定結果より着氷率と材質の太さとの欄係を検べてみると，細い{をほと、清水率は大であ

るb とのととは既に捕捉寧の問題として知られている所であるが，二つの資験では金属に比

べて非金属のエボナイトは捕J足率が前々大きくなる傾向?と示しているb E!/Jちエボナイトの方

は物臨の大さと潜水率との閲係泊協から預恕されるものより，少しはやれて大きくなってい

る。同様な開係を成長率について椴べてみると ，i持費の異.ひなどは殆んど無観されて，太さ

による捕捉率の影響がはっきりと視はれているb 叉附搭率については織はエボナイトや鏑に

比べ℃柏々附靖面積が少い結果を示した。

2) 異なる材質で太さが一様なる場合

前述 1)の場合でr.i.村貨がちがっていても太さがちがっていたために，太さの路が若:

しくきいて来て材質による潜水の謎化がよく分らなかった色それで、今度は棒の太さを同一に

して賢蹴をしてみた。村質としては1iの場合と同様に銅，民餓，デユラルミン，ヱボナイト，

そのf自に硝子，木村等掲額をと多くした。之等は何れも甫僅lOmm内外， 内厚[2~3mm 長さ

30cmのパイプであるb 之等村質の諸{保{牛を第3表に掲げた。表中熱健治:本比とは，熱惇導

率の-.:..{寄小さい木村の fü立を 1 とみてとれと~村との比を求めたものである。荒氷棒の直径に

1/1O~2/10mm 程度の差:はあるが，とれ{立の差I'Ì殆んど無蹴出来るものとみてよい。とれ等

の棒を等間隔に配置・し龍述第1闘に示したと同じj誌に着氷させたむとの場合に棒を支えるに

はi前述の様な方法では，風速が大なるときは風堕のため不安定になるおそれがあるので，賢

験No.14からは1容の上端に支持板を用いる方法に取かえた。始、2随はとの方法で、静捧氷を嵐

24. 里子 支 "* '" 可"

I"J

第 3 表

~o 1'1 笈(ふ 成|九fld慰問。Cj 然体制比

J I 銅 Ii!i 奴 1.01 0.923 2637

11 !デユラルミン iωα忠Lg1 101 胸 5 1130

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エボナイト 1.00 0.0038

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1

は常に氷を斜寸方法をとった。宮験 No.5， No. 6は氷のみを 100grの調剤jヲミ秤によって

測り，費験 No.7~No.13 は着氷棒毎に 100gr の絹天秤により測定したものであるb

前述。 に於てi容の張関に澱粉献の着氷が生じたととを述べたが，賢験 No.5 No. 6 No.16

の場合にも同様方:着氷があった。特に蟹験 No.5では木，エボナイト，硝子には着氷したが

他の金属類には受然着氷がなく，賢験 No.6では木，エボナイト，硝子，デユラルミン，真

鍋，銅と云う 11践にとの積の驚氷が減っていたわ然しとの鴎の着iJくは非常に少量で、あるため実

秤による着氷量測定は行はや肉眼での蹴察によるもので，何れの場合にも気混 -10CC以下

第ヰ議

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千千穂材質への涜氷の研究 25

の場合でf容のi諸問に粗氷型の着氷が生ヒた時のととであ<'>0そしてその着氷登は村質の熱体

導率に反比例しているととが宇IJつため

一般に流f践が俸の軸に針して重度たち‘向に流れるときには，その背向、の流れはこつの釣稽

的満流fζ取る。そして捧の前面と背面とでは全く異なる流棋欣態であり， 1容の表面温度は

Reynold's Numberが大なとときは熱傍導率の閥係より背面が最低となるb

今との澱粉目扶の驚氷が昇華によって主主やるものとすれば，その原因としては氷の飽和張力

が71<の飽和張力より少さく，従って71<に針して能和して持り氷に封しては過飽和の扶態にあ

ると云うととが考えられる。そして水と氷の飽和張力の差は湿度-120Cの時最大O.20mm

と怠って必り，ぅjくに劃しては過飽和の扶態にあり氷の結晶が出来やすいととがわかってい

る。〉今回の賢験で昇率性の荒氷が生じたのは，何れも気温 -100C"，，14CCの時で上の理論

が営て飲まるものとみるととが出来る。そとで降に審粒が打ち首って着氷する時の初期の扶

1'=--蜘@

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t 態主こ考え℃みる。籍粒が障に打ちるたった時，第 3

闘の様に濃度分布が成つ℃いるものとする。裁で、昼

気の温度を t(棒の中の温度も矢張 tである。)霧粒

が筒突した鮪の棒の表面の温度を()"その鞘の棒の

内側の温度をそれぞれ (}J()/として棒の肉厚を d

£ド径を r。及び rlとする。棒に奥えられる熱は棒

の極く近くの前面に於けるさ主・完誌の断熱盤縮によるも

第 3 闘 の，及び、霧粒の凍結による融解潜熱とであるb そし

て前者は風速に比例し後者は靖氷萱(郎ち捕捉率〉によって決まる。*叉樟の失う熱は棒の周

間に生やるさき気の断熱膨脹によるものの他に，

げ) 氷結iiiから侍導により材質の内部へ搬散する停導熱

併 ささ気の強制EJ流により氷結商からの蒸護，針流による熱

であるむとれは氷結しつつある面のみを考えたが師に氷結した面からの蒸護，劃流，惇導等

もある諜であるb 然し後の二つの場合ほどの材買でも間模に起るから主主では考える必要は主主

い。それで・仰の場合に失われる熱茸は

((}i-(}O) 一一一1'-V> vO.J F (K. cal/hコ…………(1)-];-log主ト

であり併の場合は

Q :=: d. F ((}，，-t) CK， caνhコ………'"……(2)

にで輿えられる b 式 ~11

^ :物館の熱偽:導率

*今日gの水泌が _100C迄渦冷却していてその Xgが氷結し残りが OOCとなったとすると激解熟を 80X 10

Caljgとすれば?紅一=一区σ，][Jち'(;!iった水i肉の 12・5，%は氷結するととになる。

26 E司 !sli 支

F:襲位商筒 Ct'の場合には長さ Lとすればおむ

三』仁Z

d : 熱倖達率(空気の場合強制針流であれば、 10-500~

であるb 今各材質について検討しでみるb 俸の時間の流棋は棒が同じったさのものであればす

べて向じ型となるから，風による鞠熱睦縮で表聞に輿えられる熱量及び断熱膨脹により失は

れる熱量は皆同一で、ある。即ち表面上に於けるさZ誌への針iJf(， 及ひ，'V事導による影響は冬材質

についてすべて相等しいものと考えて若手:支えたい。依って上式。)の熱係連帯dは各村共等

しく，失われる熱量は((Jo-t)で決交ってくるの従って梓に輿えられる熱量は霧粒の凍結J)

j僚に於ける融解消熱だけ?と問題iとすれば‘よいむとの熱!づ:筒堤筒戸斤に供給され，材買の内部へ

侍導tとより遁散されるもので，背間着氷の生やる簡mの混度は (1)式の熱傍主主率λによって

決まり，材質内部の湿度勾臨 (Q24うは Aと逝比の関係にある諜であるb 今吉し前面の

着氷量はどの障にも蓄がrJ:いものとすれば，供給熱量は大関同一であるから，材質・の封経;的

主主伍意の姑の温度a:比較してみれば、，銅の熱{草場:率は木の2637俗になっているから，それだ

け温度が高くなって照る拝であるむ従って過冷却水滴が存在する場合の昇帯性若氷は Aの大

きいものほど生じ難いと去へる。との様に考へれぽ，一[畿は納得出来るが，その宵験的な結

論は未だ一部分しか踏められていない理であるb

棒の背面では熱f専導率 Aによって材質rC温度差を生やるが，表面霧粒の打ち憤る賠を考え

れば Aの大きいものほ左前、計外気にF令されるわけで'あるむかく考えれば霧粒がj容に打営って

着氷が生やるかどうかと去う際どい時の燕i置では， Aの大きいものほど鷲対立は生じやすいと

ととなるむとの事は弐の五屈にわたる賀験で、破められた。 ~IJち賢験 No.9， No. 10. No. 17 ~

No.19がそれで、あるb 官隊 NO.9No.10は気温 -γCでとの時の芦氷は何れも雨氷型で，

木，エボナイト，硝子等tとともに風をうける表面では，霧粒は筒突しでも凍りきれないで・棒

の表面を閤周に沿うて雨側へ分れてVifれ，薄氷は関側面から獲達して来て前面は主主・虚にrJ:っているb 即ちとの部分で、は打ち宮った霧粒はその潜熱のために充分冷されるまで凍結出来な

いのであるb との時他の金属新は全面ー慌に蒲氷を生じ諜などは出来ない。即ち金属類では

融解熱は傍導のため，平く OOC以下となるからである。非金属類で瀞の幅を検べてみ、るとヱ

ボナイトが最も蹟く，木，硝子がこれに次ぐ。 tl験 No.17は気iffrl+ 0.20C_O.OoC風速 24

m/s の時でエボナイトはさを然若氷せや，木は他の材質と問ヒ{去にが~かに滞いフィルム j伏の氷

が出来，硝子には針;伏結晶がポツボツとみえてい!CO攻I'c風速を増して記m/sとすると，

(賢験No.18)気7査は同じでも全部の材質に清水友生じ，エボナイ 1-，硝子，木は何れも針j伏

結晶が出来たb 拾で言う針欣結晶は水分の多い碍氷の中に出来る、もので、住献の組合った型で

ある。とれ等結品の出来る時の気象{康f!:fとしては議温が高く (OOC~-30C)而もi~度の i高

い時と去われている;とれより少し気温が下った(-O.lOC_-O・40C)賢験No・19では前回

同様主主部に藩氷を生じたが針欣結晶は出来-9"$間透明な，}(.のフイノレム朕とたりその南側はザ

クザクの~翠!着氷が程遠したむとの時前田中央部の溝のj屈を誤Ijってみると，エボナイトが最

各種材質への渚氷の例究 27

も闘いb 第生闘 No.10-No. 12はその着氷の一部分を各材質についてライカの接篤装置に

より犬ろっしに撮ったもので，各々材質による藷氷の様子がよく現はれているb

以上の賓験結果より試みた

材質の中でヱボナイトは最もNo.10

着'7JCし難く木，硝子が之にきた

いで、いるととがわカゐったb

荒氷棒を紙j践で掠る際，荒

い自のもの(理研B-9，B-10)

と細かい自のもの〔理研B-O)8

XlOー を用いて試みてみたが表面の

清氷には余り義は認められた民 総 ジュラルミン

かったb 叉風洞内着氷棒の位

置によって着氷に差異があり

No.l1 はしないかを踏めたが，とれ

も何等の差異は認められ訟か

つため(資験No.1生-No.16参

照、)， とのととは風洞の性能

を検ベた際，波|j定、調の側壁:と

中心附近では殆んど着氷に義

310 ーがたかったと云うととと一致(10)

している。

石i¥' 子 木号fくに着氷型をー臨無視して

材質のみについて着氷量を検

べてみる。各材質を熱i専導率No.12

九の小さい慣から順に;慌軸に

とり，縦軸に着氷室与をとって

みれば第 5聞に示す如くな

る。偶々の賢験についてみる

と，闘の様主主平均値曲線ーが得

8 られたb 同様に成長率の関係X1び

は第6閣の如くなり，附藷率

鋼 エボナイト は第晶表に示した如くに友つ

第 4 図 た。設で着目すべき黙は着氷

喜容と成長率の平均値曲線が大

28 即日

11，:J !Il} .".J::t

n T:.

酷似た形になったととであるc商事手とも員錨に;最大[院があり，エボナイトに長小I直をとって

いるb そして金属類では共に員鍛，デユラルミン，銅と云う様に λに逆比例して減少し，非金

底類ではエボナイト・*，硝i子と去ろ 11聞に減少して必やしも Aには関係し主主い巴との爵曲線

，‘‘圃包E.

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;f.λ 賢一一入

第 5 関

III. 比 重

荒氷の佐賀が材質によってどの様、に異なる合争

かを検ぺる方法のーっとして氷の比重を測定

したb その方法としては液浸詰を用い搭液は

手近のものを撰び，試験的にカストール泊，

荘油，白絞泊，四臨化茨素吉と用いてみた。

100ccのメートルグラスの中に溶液を入

れ， 強め冷やしてヰなき液量をよみとって治

く。着氷棒より氷?と剥しその重量を測定し之

から知るととはエボナイトは他の材質に比較

して譜氷量が少なくなっていると去うととで

あるむとのととは前速の着氷賀験で、棒の前面

に講の出来た時溜氷溝の|協はエボナイトが最

大であったことを喪帯きするものであるb 全

般に金属類は非金麗類よりも薄氷率が大きし

成長室容は棺や似た関係にあるb 附費率は 4回

の測定値からみると，木及畏錬が精々多〈他

は大~似た債をとっているむ

3たに第生表により費、氷量(着氷喜界と成長率〉

を鷲氷の型によって3分類してみると相営まち

まちの結果を得たb とのととは各材質の着氷

室は諸氷型によってその量的関係は決定的な

ものではないと去うととを示すもので、あるむ

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木 訓ト府議委託

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第 8 図

*完雪氷の比1I!7JlIJJi!法について品別に小口il..UII氏の報告がある。

各種材質への 着氷の研究 29

をそり中に入れるむとの時氷の組織を哉さたい様に注意するb 氷は浮いて液より出る部分は

針の先で静・かにJなし沈め， そ泊時の液量をよみとるのであるb 溶液は約 80CC を用い氷は

3~5gr程度をとったb 設で注意すべき票占は，氷を押し沈める場合メートルグラスの内壁に間事

させない様にしないと毛管作用によりメニスカスが崩れて測定に誤差を生やるj誌があるb 四

横顔の溶液中間臨化安来が最も良好なる結果を得たb 石油は測定中蒸設しやすい鞘，及び氷

の内部への浸み込み霊が多すぎる事に続結があり，カストール泌及白絞油は共に気温が{まい

ために粘調性を増し内部ささ隙への浸み込みが悪く，その上取扱が非常に患らはしいb とれ等

に比べて山懸化茨棄は低温度に於ても密度警護化は比較的少く，うすい控色に着色して用うれ

ば氷のささ隙への浸み込みもよく判り，氷を液より取出してみれば!表面には殆んど液は附いて

いない。却って氷の表面はさらさらとした感畳が輿へられるb

VJej堅苦化茨素を用いて比護測定の途中，氷をj夜にi受す前と浸した後における氷の重さをi&Uっ

てみると第 5表の如き結果を得たb 即ちとの表より知るととは液を浸した後の方が，常に比

重を増している。氷の表面にくつついた液は氷?と液より取出すと聞もたく器護して了うから，

第 5 表

ヮ|一一.1三型炉|吋千里町市;;;lj~~'7Ïfi>l'3.23 I 12 I雨氷| 側 0.72 I 仙 [ 仰 9 I支持板

く松+03.23

3.23

民総

銅

王立さの増した分は氷の内部の結品と結品の聞に浸みとんだi液の量である。表中重量増加率と

して，増した氷の重量と液浸前回氷の王室さとの比をとってみると 2/100，....，3/100とたった。

とれは氷の内部にあった昼気の容積と考えられ，主主・隙容積Vはさたの如くおけるb

V Z主・奇誌の比A一 ×重量増加量一1'-L1盤佑茨索の比重

とれで計算してみると氷の大小に抱らや大穂Vは一定の慣を示し℃いる。従ってとの様友方

誌を用うれば氷の内部の~隙の容舗を知るとと K よれ着氷の:分頬を行うととが出来る。叉

との方法により着氷機構の相異を知るととも出来るb 第 5表中 No.13の変l験で同時に行っ

た毘織と銅の着氷につい℃それぞれ霊堂増加?と検べてみると，民鍛fの方が銅より蓑く，その

増加率は 12/1000であるb 即ちとの時の氷では民織の着氷は銅の着氷より余計ささ隙をもって

いるととになるb

尚比重を直接求める方法の他に着氷組関，氷の伸びの測定から近似的に氷の酷積を計算:し寺子 (11)

て，重量測定植により比重を算出するととを試みてみた。(第6表参照)

との方法によると，氷の清き方は同一貫験では各々の材質で皆同じ形になるから，相劃夜、j

*この方法は肢に試みらわているo

30 長i 里子 玉 -={:-lOt

第 B表比 笈

1?1唖竺l竺土 111 日]3.3 I 5・ / -1ω|結氷|計算法! ぉ iダュ ji?レミン

0血 i主主 総

0.66 的 子0.61 木

持uμ

n明 ボ-J

3.3 6. -10.71組氷|計算法 0.59 0.55 0.52

同

0.56 1¥ r.:.Q

a:日 i 上

3.20 7. -6.3 1組氷 l計算法

雨氷|

0.78 0.75 0.72

0.73 0.75 0.79 ..1二

同

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同 Oi由主:86CC.0氷室ri金1.0-4..5gr.Oij1(J曾iit2"，，5CC'

3.23 oo --

0.85 0.79 0.75 上

0.80 悶OOojijifi記主t扮:法527;泣澄844C~~C.56gCi C. 0.85

0.77

0.88 0.85

上0.82

-5.3 法!当

受仁

波C

氷

氷

総

雨

O~夜泣82CC.0氷主泣3-5gr01皮憎まま3-5CC.

3.25 1 15. I -8.5 I組氷|同

上

3.25 I 此 I-10・0/籾氷|悶 0.85 悶同 0.87

0.75

0.80 0.88

上 0.78 J'.

Oil記長76CC.。?1cヨ1:ITt3.......ugrOii記.:1i'r:lJ::2-u( x二

千手穏材質への着永の研究

o.q

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0.6 宅

水

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が州 議今 晶i今fJ~!ン 昔日

品質ー→入

第 7 箇

に村貨の比重を比較する分に於ては器支へな

い。烈しとの測定法では7白氷の内部vc~t?臼を合

全ない時。粗氷叉は雨氷型の氷でたければ!なら

ない。第 G表はとれ等の結果を紘:めたもので，

との表の'tf験11主より第 7闘の様な曲線が得られ

たむとれ等の11LIを各材質誌にその平均値たとつ

てみると岡の太棋で示したj去になるb 即ち挺録

が 0.74でiftも小さく，硝子が0.79で 故 も 大き

い。又金属Aえでは Aの大きいものほど比量は大

きく非金属では Aと比重との一義的な閥係は見

出されないb 金属類で比重がλの大きさに比例

すると云ふととは静氷機構から考

へれば肯定しがたい事であるc>11m

ちλの大きいものほど表臨冷却が

平く，表面の冷却が早いほど荒氷

には多く気泡?と含むととになる。(M

とれは霧粒のf1rJ突時聞は材質I'C閥

係主主く皆同じであるが， fGr氷の表

商が材質によって温度友異にj る

結果，霧粒が凍結するに」おj る[l!j'

間がちがってくるb そして平く山 (B)

結するものほど気泡を多く含むと

とになる理である。

No. 13

No.14

第

31

!w; 鍛 x37

lii'j 子 x37

第 8 関

9 圏

32 高

第 7 表~!f隊カ

!l!J. 玉 τb ド3

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体吋一

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氷ピ。一

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i試験氷|努断力 i質 iノ長サi一一γ一一一il' (伽)|55d

58.ι1 â'1l.米 10.必 &~J 1 13.9 I 28.0 L 0.40 1-7"'-"，-弓 Jレミ，，114，() i 6.0 10ムl'民'鈴 113.7 ! 28.0

|omlitiT 子 ifF j14.0 0.39 1 木 1l4.0 1 21W 0.38 ¥エボナイト 11品.81 24.0

3ふ 15.2. J -8.5 26.、l総氷 10.26¥ 0.:，13 0.2!>

0.23 0.25 0・23

3.3. 1 5ふ 1-c-8.91 37.1組氷

上

0晶|エボナイト 3.2: 54.0 I 1.68 I 0エボナイト郁子会々11 1本宛挺WJスル、エ

ポナイト下方~筋入JレM

M

3.4. r 5.4.・ 1-9~31 4，7:. I組氷 I0泊F

0・281M'

戸叩 k -，---~，

MHMM

3.4，. 1 5ふ 1-5.01 長9. 主且氷 I0.08

雨氷

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エボナイトF

品ボナイト

同 14.0 1 32.0 13.3 ¥ 16.0 1晶.8I生0.0

14.1 I 12.0 1ι5 I 60.0 1ι2 I 18.0

2.02 10エポすイト振IflJシテ1.14 I TIi品筋入ル2.04.

1.02 1.58 1.62

e

2.28 1.20 2.70

0.86 2.1晶1.62

4.20 8.4.0

7.60 10エボナイト経採illJJア P10飛雲少々浪Jレ

2.12 10毅粒小サイ

1.30 233 v" 5.00

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3.20 I 5.6 ¥ -6.3 I 38.

1.0"-

。エボナイト議氷長サ15cmが紫色=ナツタ屯/試験ス

Uliij'子筏氷現象デ待ピクツツク

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8.0 JI

0.281 銅

0.30，デ品ラ JレミンI21.0 I 22.0

0.22 1 i!主総 1 " 1 JI

0.281 純子 1 11 1 30.0

I 0溺|水 IJI I銭。0.231エボナイト I 11 1 3"-.0

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3.20 ¥ 5.7 ¥ -6.31 37. 1 *ヂI0;，39 I紛雨氷"

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iji勺イ llooi8IU 賢験 No.14の気温、..100C，風速65mjsで粗氷の着氷があったIf!i'民織と綿子の氷の附着部

分を願微鏡で検べてみると No.13，No.14 にみる如く，民錨υ附務部分では着!J:の内部vc

小さな気泡が含まれ然も7ki尚の如きものはみられたいが，砧子の着氷内定{Hこは多くの7ki尚が

あり，荒氷は員.鏡ほどの凝閉さはみえないむとのととは弐の努監Il力試験の際，硝子は特殊な

介緩材質への=ftJ氷山研究 33

性質を現はす原因の主たるものであると考へられる。

IV.欝儲カ

氷Zと着氷棒より剥す場合同じ様主主謀作主としても，材質により仲々剥がれがたいものと，容

易に剥れるものとがある。そとで着氷の性質を桧べる方法のーっとして努断歪力を測定した。

第 9闘はその測定装置を示すむとの装置の主たる部分は頑丈訟木で出来ていて，それに必要

友金具を取付けたもので，アドの板 W の雨欄に P，P'を立てて， pには孔Hを開けとれに金

属棒B を過す， P' には可成厚い余震.板M~c孔 H' を開けたものを取付け，孔日'は?の板をも

通じ薄氷棒はとの孔とすれすれに通る様にしておく。 Bは補導板Gを通り，その一端には蝶

ネヂTを俵め，他端には指針N~と介してスプリング S に取f寸けられている。スプリングは他

端にスケ{ル板Sを取付け樺B'に引掛けられる様にたっている。との棒 B'は着氷棒の中2さ

を利用してとの中を過し孔H'に読め込んで、ある。そとで先づ試験すべき・着氷の長さを決め

棒に氷のついた億 B' を過してスプザングを程よく張ると，氷は孔 H'~にζ軽く鯛れるカかミらその

所

スプリングの張カが氷に倒働jパく。自郎Hち孔 H'の所でで、氷はしごカかミれ第断歪力を受けるととにf友主る。

ζの様に氷氷.の破壊する(或はj滑骨り動く〉迄スプリングを張り，そ白極限の離をスケ{ルで譲

みとるDである。

かくして測った勢断力の結果を第7表に示す。二種類の着氷につき材質は六種類について

三回，ヱボナイト及び硝子について四回検ぺてみた。大抵の場合は風睦むためにエボナイト

はその上部が振動し時にはそのため着氷の下方2/3位迄慌縞が入ったとともあるが，との様

fJ:.部分は試験には取除いた。カを非常に除々にカ日へて行くと，硝子以外の材質では破壊の極

限，自Hち破断霊力で一度に氷が粉々に主主って砕かれる。即ち氷の内部凝集力よりも犬きなカ

で着氷は物館にF付着していると云へる。硝子の

着氷は撰集カの方が破鮪歪カよりも強いためか，JlJ.

' 可 s.J.(劫号}

4 IQ 1$

/，‘'長.(>!'前}

20

破壊の極限に於て，附着した氷はその形の債で硝

子の表面上を滑り動くだけで砕けるととはない。

従って硝子では努断歪カと云うよりもむしろ附蒼

力の試験の様にもとれる。滑り動いたとの氷を材

質の表面から指先で引剥がそうとしても仲々剥が

れない。 Rothroch等の賢験で、は附着力は努断力

の約2傍の1ftI.となっている。硝子はとの様fJ:.特殊

な性質を有しているととは着目すべき事項で，原

因は硝子の表面と着氷面との聞に液7状境界間を作

りとれがi間活作用をなすものと思はれる。

級制

カ

〆地司

10.1

.6S(LI制" .s? (局+)

第 10圏

31 ，ケ!ι4 !l1:r 去 "* '"

各々 ω村質についての賢験回数が少いために結論的たことは決定しがたく，叉極めて巌替

に賢験したければ測定の度毎に結果がまちまちにたる必それが充分ある。今回の測定により

ヱボナイトの努断力として常に一定飽 1.62kgjcm~ ~と得た。大鶴木はとれと略々同ーのfjl在と

主主り H硝子，デ、ユラルミンは柏々同量の 1.10kgjcm2 となった。銅は最も大きな飽とたり.)を

2.14kgjcm2 で異論はとtの{鼠に近い。

即ち勇断力よりみれば着氷による材質段、木，エボナイトの 1.62kgjcm九硝子，デユラルミ

ンの 1.10kgjcm2，銅，員織の 2.14kgjcm2 の3組に分けるととが出来る。硝子，エボナイト

のみについて行った結果友第10薗に示す。との闘ではスプリングの張力を縦軸にとり横軸に

氷の長さをとってある。圏中 S.3.S.4， S.7.は同じ性質の荷予を同時に試験したもので，

S.5はエボナイト D試験結果である。との闘から判る様に局、子の着水で張力は氷の長さには

無関係に常に一定値をとっている。 (S.3S.7) S.4は賢験途中に零が混った場合の例である

が，との場合には張力は例外の飽を示した。一般的な傾向から云へは、硝子の清氷に於ては勇

断歪力は氷の附譜面積に無関係の如く思はれる。 S.5はヱボナイトの楚永のもので，張力は

永の長さと無関係に主主っているが，とれば着氷してから氷の長さを数段1'1ごかへてとり， 10分

間気温-3.Q0Cの所に放置し後で一再に試験したものの結果である。着氷後時間を経たので

氷の結晶粗織が饗り材質との接鵬面では同じ様た境化を来したものと思はれる。との意味で

先の1.62kg(cm2 と比較して興味がある。

V. 結 苦豆腐日

今週の研究!'.I譜氷に及ぼす村買の影響としては，材質の熱{専導:率を主として取扱ったが，

清氷は材質の表面の}!犬態が問題になるととは結論でも述べた通りで表面に物理的，化接的，

或l会機械的の海理主と施すととによって着氷量や氷の性質迄も鑓化させ得るととが可能で、ある

と考へられる。この窓味に於てとの極の基礎的主主研究である。

以上の宮lib:では気象{保[牛としては若水に最も影響が大きい気温及び風速だけを測定した。

さき;で・策目立のみをとって考へてみれば気温0つcr附近より -140C附近の範囲に亘る荒氷の中で

材質の相異として特筆すベさ黙は気温-100C~-140Cで昇華i主;着氷の生やるものと生じな

いもののあるとと，及て;:OoC附j!1の積iKが出来るかどうかと云ふ着氷の限界保[牛に泣い時に

は金属類が着水しやすいととである。叉とれ等中間の気温，即ち -30C~-90C 位の時には

藩氷の差異は材質によってそう問題にたらないと云ふととである。以下之等の細部?と項目的

fC結論づける。

1) 異たる材質でも大きさが異っている場合には着氷量は殆んど物樫の大きさで、決定され

る。

* ROlhrock勾;の俄ては国勝表留の務断力として生.6......6.0kgfcm2であ ¥J， '"作者の1ilt主り約2倍jえである。

とれば資E控室内での7FE氷て・あり，務永の怜i'tの相Ytl-と思われる o

各穂村氏へ b 策氷の研究 35

2) 一般に着氷型を無腕して材質のみについての藩氷量は，金属拐では熱博主事務 i¥rc:反比

例し，非金属類ではエボナイト，木，硝子の 11際で畿はり， ~I設をと通じて員織が最大であり，

エボナイトは最小の債をとる。

3) 燕温occ附近に於ける雨氷型では，金属類は非金属類より着氷し易く，非金属類では

渚氷は瑞子，木，エボナイトの傾になる。

均気温-100C附近に於て材質の前商に粗氷Z盟諸氷を生やる侍，その背面には昇率性の

着氷を生やる。とれは金属類よりも非金属に生じ易く，その荒氷量は熱傍導率 λと逆比の闘

係にある。

5) 液j受法による氷の比重測定としての溶液は四臨化決素が最良で、ある。

6) 液浸法により氷と氷のささ隙鵠積を測るととにより着氷型を分類出来る。

7) 材質中翼織の着氷比震が最大であり，硝子の着氷は最小である。金属類では λに比例

する。

8) エボナイトの着氷は金属の着氷に似た佐賀な有寸。

9) 碕、子の附着氷は氷の破断歪力よりも凝集カが大で，部臨-歪7]は氷の附靖国積に無関係

でその僚は 1.10kg/cmである。

10) ヱボナイトの氷の勇断力は 1.62kgjcmである。

11) 材質中着氷勢断力の最大は銅でその慣は 2.14kgjcm2である。

以上主として金属類と非金属類とに分けて結論したが，熱博導率Aはとの雨者に宇IJっきり

と階段がある理では主主く，硝子と畏織では λの比は約 1/15であり，とれは叉デ、ユラルミン

と質織との比に等しい。従って Aを雨肴の中間の慣の物質，例へは、磁器ω虫11き!jI[lJ民主こ用ひた

としたら着氷量の最大を得たかも知れない。しかしとれがため λの慣による劃期的な鑓化は

考へられない。

本報合の枕稿に営り格始との宮殿に協力を惜まれなかった FI本映主宰祉， t引fI， 'f:7田，雨氏

に針し厚く感謝の:意を表するものである。

女獄

1) 高野三伝言 1950 風刺による繁刻への浴氷の研究(Ji 低iI~~t科学 5， 9.

2) ~'tj野玉吉 1950 涜氷風i悶の伎能について 低f収不1.阜 5パ・3") Rothrock， A. M. and R. F. Sclden. 1939 Adhesion of ice in its rclation 10 the de-icing of

airplanes: N. A. C. A. Technical Note. No. 723.

4) 吉岡I1民五，黒岩大島IJ 19必 銃密機71f氷防除の研究:研究J(tl験成績報告，ー技宇IlNo. 0586

5) 小口入郎，未後表 諸永の綴微鏡組織

6") 今井一郎 194.品 策氷の寸法効来， ~雲水 6 tí!;10~波

町大賀慈二 “熱傍導論"

8) 附岡武松 “理論筑象率" 上巻 P.188

9) Nakaya. U. and I. Sato. 1935 On the artificial proclnction of fro5t cryslals.

With reference tり themecJmism of fonnation of 511“w cryslls.

36 お !Ry

Jour. Fac. Sd. Hokkaido Imp. Univ. Ser. n， 1.

ヨミ o;:f:-f':-.l

:Nakaya. U. and Y. Sekido. 1936 General classification of snow crystals and their f記qllencyof

occurrence. Jour. Fac. Sci. Hokkaido. Imp. Univ. Ser n. 1，

10) 高野玉吉 1950 務氷風i阿のf住吉Eについて 低温科事 5，111) 今井一郎 194，4; 策永の寸法効果，~氷 s 務10貌

Resume

Difference of nature of ice formation formed on various materials were studied.

Thermal conductivity of the material was found to play an important rδle. The

materials examined are copper， iron. brass， dur叫min，wood， glass and ebonite. The

effect of the dimension w♂s aIso studied.